Gaya Gravitasi: Pengertian, Rumus, Contoh Soal Mudah dan Lengkap

 

Hallo sobat belajar!!!

Selamat datang Kembali di halaman  https://bloghalamansekolah.blogspot.com/.

Kali ini kita akan membahas tentang gaya Gravitasi berikut Pengertian, Rumus serta contoh soal yang dilengkapi dengan pembahasan.

Pada pembahasan sebelumnya, telah dibahas bahwa penyebab dari gerak suatu benda adalah gaya. Dan Sir Isaac Newton adalah orang yang berhasil menganalisi hubungan antara gerak dan gaya dengan melahirkan tiga hukum newton, yaitu hukum newton 1, 2 dan 3.

Gaya gravitasi merupakan interaksi berupa gaya tarik menarik dari dua benda bermassa.

Salah satu fenomena terkenal tentang gaya gravitasi bumi adalah peristiwa jatuhnya apel dari pohonnya ke Bumi. Peristiwa ini adalah peristiwa yang mudah dijumpai, namun bagi Newton sang penemu gaya gravitasi adalah hal yang menarik dimana ia mengamati peristiwa ini sebagai peristiwa yang mengundang beberapa pertanyaan.

Salah satu pertanyaan itu adalah mengapa apel jatuh ke bawah menuju Bumi? dan mengapa apel tidak bergerak ke atas saat terpisah dari tangkai di pohonnya? Penyebab apel jatuh ke bumi inilah yang kemudian disebut sebagai contoh gaya gravitasi newton.

Kalo gaya gravitasi menyebabkan apel jatuh dari pohon lalu mengapa asap bergerak keatas? 

Baca Juga :

·         Hukum-Hukum Newton Tentang Gerak Dan Penerapannya Dalam Kehidupan Sehari-hari

·         27 Contoh Soal dan Pembahasan Hukum Newton

 

Pada kesempatan kali ini kita akan membahas gaya yang dapat menarik suaru benda ke bawah

Siapa yang tau gaya apakah itu?

Yaps benar sekali gaya gravitasi.

Oke langsung saja kita mulai pembahasannya.

Pengertian Gaya Gravitasi

Dalam alam semesta ada empat gaya yang paling fundamental. Salah satu dari empat gaya tersebut adalah gaya gravitasi.

Gaya gravitasi disebut salah satu gaya yang paling fundamental karena persamaan dari gaya gravitasi sudah tidakdapat diturunkan lagi menjadi bentuk yang lebih sederhana.

Secara umum gaya fundamental ialah interaksi antara materi yang tidak dapat kita turunkan lagi menjadi sesuatu yang lemih mendasar lagi.

Gaya gravitasi dapat timbuh karena massasuatu benda yang selalu menarik objek lain yang juga memiliki massa.

Nilai atau besar gaya gravitasi ini berbanding lurus dengan massa kedua benda dan berbanding terbalik dengan kuadrat jarak kedua benda tersebut.

Sebenarnya kita dapat mempersingkat kalimat definisi dari gaya gravitasi dengan menggunaan persamaan matematis yang akan kita bahas di sub bab berikutnya.

Gaya gravitassi ini memiliki sifat universal yang berarti berlaku dan dapat mengenai benda apapun yang ada di alam semesta kita.

Itulah mengapa suatu benda yang dilempat akan jatuh kembali ke tanah, mengapa dapat terjadi gerak peluru, mengapa bulan selalu mengelilingi bumi, dan mengapa seluruh planet di bimasakti mengelilingi matahari.

Gaya Gravitasi dalam Relativitas Umum

Gravitasi dalam konsep klasik menggambarkan bahwa gaya gravitasi merupakan sifat yang muncul pada setiap objek yang memiliki massa dan saling Tarik menarik.

Berbeda dengan gaya gravitasi pada konsep relativutas umum dimana gaya gravitasi menjadi bagian dari ruang dan waktu.

Maksudnya ruang dan waktu adalah kesatuan ruang dimensi tiga dengan waktu. Analogi sederhana dalam relativitas umum sebagai berikut.

Sebuah bola yang diletakan padapermukaan lentur. Permukaan lentur ini dapat kita anggap sebagai ruang dua dimensi dengan demikian kita hanya bisa berderak sepanjang dua dimensi tersebut.

Dengan menggunakan permukaan yang lentur maka suatu benda tersebut dapat bergeraktiga dimensi yang berhubungan dengan waktu.

Mengapa bisa begitu?

Benda yang digerakkan pada permukaan lentur akan bergerak padbidang datar (dua dimensi) akan tetapi bendatersebut memiliki massa yang mengakibatkan benda lentur tersebut bergerak kebawah yang berarti benda tersebut bergerak tiga dimensi yang mana benda bergerak pada waktu tertentu.

Pada contoh sederhana ini telah dijelaskan bahwa relativitas umum ini adalah hubungan gerak tiga dimensi berhubungan dengan waktu.

Ilmuan yang menggagas teori ini adalah Albert Einnstein.

Setelah memahami definisi dan ilustrasi dari gaya gravitasi mari kita mulai belajar menyelesaikan masalah masalah gaya gravitasi dengan berbagairumusgaya gravitasi dibawah ini.

Rumus Gaya Gravitasi

F = -G m₁m₂/r²

Dimana

·         m₁ & m₂ = massa kedua benda (kg)

·         r = jarak kedua benda (m)

·         G = konstanta gravitasi (6.67 10^-11 m³/kgs²)

·         F = gaya gravitasi (N)

Medan Gravitasi atau Percepatan Gravitasi

g = G M/R²

g’ = G M/(R-h)²

M’ = MV’/V

M’ = M (R-h)³/R³

g’ = g (R-h)/R

Dimana

·         g = percepatan gravitasi bumi (m/s²)

·         g’ = percepatan gravitasi planet (m/s²)

·         R = jarak kedua benda (m)

·         h = ketinggian benda (m)

·         G = konstanta gravitasi (6.67 10^-11 m3/kgs²)

·         M = massa planet bumi (kg)

·         M’ = massa planet (kg)

Dalam materi gaya gravitasi kita perlu paham dalam konsep konsep gaya gravitasi agar saat kita mengerjakan soal tidak  ada kesalahan dalam mengerjakannya.

Setelah ini mari kita simak soal soal berikut untuk memperdalam pemahaman kita mengenai gaya gravitasi.

 Contoh Soal Gaya Gravitasi

1. Bumi mengalami percepatan gravitasi sebesar 9,8 m/s². Berapa nilai percepatan gravitasi pada ketinggian R dari permukaan bumi? (R = jari-jari bumi)

Pembahasan

Diketahui

h = R

g = 9.8 m/s²

Penyelesaian

g’ = G M/(R+h)²

g’ = G M/(2R) ²

g’ = g/4

g’ = 2.45 m/s²

jadi besar percepatan gravitasi benda pada ketinggian R adalah 2.45 m/s²

2. Perbandingan massa planet P dan Q adalah 2:3 sedangkan perbandingan jari-jari planet P dan Q adalah 1:4. Jika berat benda di planet P adalah w, maka berat benda tersebut di planet B adalah….

Pembahasan

Diketahui

mP = 2

mQ = 3

RP = 1

RQ =4

M = m

WP = m

Penyelesaian

w = GMm/r²

wA = G mA m/rA²

wA = 2Gm/1²

m =w/2G

wB = G mB m/rB²

wB = G³m/4²

wB = 3Gm/16

wB = (3G/16) (w/2G)

wB = 3w/32

Jadi berat benda B pada jarak R adalah 3w/32

Mungkin cukup sekian pembahasan kali ini.

GAYA SENTRI PETAL : PENGERTIAN, RUMUS DAN CONTOH SOAL + PEMBAHASAN MUDAH DAN LENGKAP TERBARU

Hallo sobat belajar!!!

Selamat datang Kembali di halaman  https://bloghalamansekolah.blogspot.com/.

Bahasan kita kali ini yaitu tentang gaya sentripetal berikut Pengertian, Rumus serta contoh soal yang dilengkapi dengan pembahasan.

Pada pembahasan sebelumnya, telah dibahas bahwa penyebab dari gerak suatu benda adalah gaya. Dan Sir Isaac Newton adalah orang yang berhasil menganalisi hubungan antara gerak dan gaya dengan melahirkan tiga hukum newton, yaitu hukum newton1, hukum newton 2 dan hukumnewton 3.

Baca Juga :

·        Hukum-Hukum Newton Tentang Gerak Dan Penerapannya Dalam Kehidupan Sehari-hari

·         27 Contoh Soal dan Pembahasan Hukum Newton

Wahana ontang-anting

Ditempat kalian masih sering ada pasar malam bukan? Dan dipasar malam / pasa raya atau festival sering ada wahana permainan dan hiburan yang disebut korsel. 

Dikorsel ada beberapa permainan seperti: Ombak banyu, kuda-kudaan yang berputar atau mobil-mobilan yang berputar. Itu semua merupakan salah satu contoh yang menggunakan konsep gaya sentri petal sehingga kalian bisa berputar pada wahana permainan tersebut.

Contoh lainnya ketika kamu naik Ontang anting yang berputar cepat, rasanya seperti dilempar ke samping, atau ketika kamu naik Rajawali, jika kamu tidak berpegangan kamu pasti akan terpental. Mengapa demikian?

Baca Juga :

Gaya Berat Pengertian & Rumus, Contoh Soal + Pembahasan

Gaya Normal Contoh Soal Beserta Pembahasannya Mudah dan Lengkap

Peristiwa diatas adalahn salah satu contoh gaya sentrifugal !!

Isaac Newton mendeskripsikannya gaya sentripetal sebagai "suatu gaya di mana benda ditarik atau didorong, atau dengan cara apa pun cenderung, menuju suatu titik sebagai pusat". Dalam mekanika Newton, gravitasi memberikan gaya sentripetal yang menyebabkan orbit astronomis.

Gaya sentrifugal ini berkaitan erat dengan gaya sentripetal (gaya yang membuat objek bergerak melingkar).  

baiklah, Untuk lebih jelas lagi, pembahasan kali ini yaitu tentang gaya sentripetal dan sentrifugal.

Salah satu contoh umum lainnya yang melibatkan gaya sentripetal adalah kasus di mana benda bergerak dengan kecepatan seragam di sepanjang jalur melingkar. Gaya sentripetal diarahkan pada sudut siku-siku terhadap gerakan dan juga sepanjang jari-jari menuju pusat jalur melingkar.^[2][3] Deskripsi matematika diturunkan pada 1659 oleh fisikawan Belanda Christiaan Huygens

Pengertian Gaya Sentripetal

Gaya sentripetal adalah gaya yang menyebabkan percepatan sentripetal. Secara umum gaya ini membuat suatu objek bergerak melingkar dengan percepatan sentripetal yang arahnya menuju pusat lingkaran.

Apa pun objeknya, jika ia bergerak dalam lingkaran, ada kekuatan yang bertindak sehingga menyebabkannya menyimpang dari jalur garis lurus, mempercepat ke dalam dan bergerak sepanjang jalur melingkar.

Gaya sentripetal dapat diamati menggunakan kerangka inersial yaitu kerangka yang memiliki kecepatan kosntan atau diam terhadap bumi.

Contoh gerak sentripetal dalam kehidupan sehari hari beserta penjelasannya:

1. Bumi yang mengorbit mengelilingi Matahari. Gaya sentripetal membuat Bumi tetap pada orbitnya.
2. Bandul yang diikat dengan tali yang diputar. Gaya sentripetal membuat bendul tidak lepas.
3. Anak yang bermain ayunan. Gaya sentripetad membuat ayunan bergerak pada  porosnya.
4. Saat mobil menikung, gaya sentripetal pada ban mobil membuat mobil tidak oleng keluar jalan.

 

Rumus Gaya Sentripetal

Gaya sentripetal adalah gaya yang dialami benda yang bergerak melingkar dan mengarah ke pusat lingkaran gerak. Gaya sentripetal ini akan menyebabkan terjadinya percepatan sentripetal.

Karena gaya sentripetal mengarah ke pusat lingkaran, maka percepatan sentripetal juga mengarah ke pusat lingkaran.

Percepatan sentripetal mengubah arah kecepatan linear sehingga lintasan berupa lingkaran. Gerak lurus yang berinteraksi dengan percepatan sentripetal membuat adanya gerak melingkar.

Besar gaya dan percepatan sentripetal pada setiap lintasan tergantung kecepatan anguler dan jari-jari lintasan.  

Gaya sentripetal, yang diukur dalam newton (N) dapat berupa gaya yang berbeda dalam pengaturan yang berbeda, dapat berupa gravitasi, gesekan, tegangan, angkat, tarikan elektrostatik dll

Rumus gaya sentripetal dimulai dari hukum 2 newton :

F = m.a

a=F/m

karena percepatan sentripetal adalah v²/r maka

v²/r = F/m

Sehingga diperoleh ;

F_sentripetal = mv²/r

Karena arahnya selalu ke pusat lingkaran maka diubah menjadi ω (omega) yaitu kecepatan sudut dengan r (jari-jari) lingkaran, maka gaya sentripetal juga dapat ditulis :

F_sentripetal =mrω²

Keterangan :

·         F_sentripetal = gaya sentripetal (n)

·         m = massa (kg)

·         v = kecepatan (m/s)

·         r = jari-jari (m)

·         ω = kecepatan sudut (rad/s)

 

Contoh Soal 1

1.    Di Wahana Korsel pasar raya terdapat permainan bianglala raksasa atau kincir raksasa. Kincir ini berputar sebanyak 5 putaran setiap menit. Hitunglah gaya yang dialami seseoranganak yang memiliki massa sebesar 50 kg duduk dan ikut berputar dengan kincir ini pada radius 15 m dari pusat kincirnya!

 

Pembahasan

Bianglala atau Kincir yang berputar sebanyak 5 putaran tiap menit sehingga tiap detiknya memiliki perbandingan 5/60 = 1/12 putaran. Maka diperoleh frekuensi yaitu 1/12 Hz.

Gaya yang dialami seseorang tersebut adalah gaya sentripetal. Gaya ini mengubah arah kecepatan orang tersebut.

Diketahui :

F=1/12 Hz

R= 15 m

m=50 kg

Ditanya :

F =…. ?

Dijawab :

F = m.a = mv²/r = mω²r = m(2 πf)²r

F = 4 m π²f²r = 4(50)  π² (1/12)²15

F = 125/6  π²  N

2.    Jika jari-jari dan kecepatan benda dilipatduakan apa yang akan terjadi pada gaya sentripetal ?

Pembahasan

 

Gaya sentripetal berbanding lurus dengan kecepatan kuadrat dan berbanding terbalik dengan jari-jarinya. Dengan begitu kecepatan menjadi dua kali maka akan memengaruhi gaya sentripetal menjadi 4 kali.

Dan jika jari-jarinya diperbesaer dua kali maka gaya sentripetalnya menjadi berkurang ½ kali. Sehingga kita memperoleh gaya sentripetal benda sekarang adalah 4 x (1/2) = 2 kali gaya sentripetal mula-mula.

v²=2v₁

r² = 2r₁

maka F2 adalah

F2 = m = m = 2 m = 2 F1

 

Pengertian Gaya Sentrifugal

 

Gaya sentrifugal adalah gaya inersia yang muncul pada setiap objek yang berputar. Gaya ini berlaku dalam kerangka referensi berputar (melingkar).

 

Gaya sentrifugal merupakan lawan dari gaya sentripetal karena yang dilihat adalah efek semu yang ditimbulkan oleh sebuah benda yang melakukan gerak melingkar, atau melihat sistem dari sudut pandang objek yang bergerak.

Mengapa disebut efek semu?

Karena gaya ini tidak disadari dan bisa disebut juga sebagai gaya khayal yang memudahkan kita belajar ilmu fisika dari sudut pandang/kerangka acuan yang berbeda.

Arah gaya sentrifugal selalu menjauhi pusat lingkaran, dan gaya ini memiliki fungsi untuk mengimbangi gaya sentripetal sehingga benda yang bergerak melingkar dalam keadaan setimbang.

Gaya sentrifugal dapat diamati pada kerangka acuan non-inersial. Artinya kita mengamati dari objek, misal kita mengendarai motor dijalur melingkar, nah kita sebagai objeknya dapat mengamati gaya sentrifugal.

Baca Juga :

GAYA GESEK : PENGERTIAN, RUMUS, CONTOH SOAL DAN JAWABAN MUDAH + LENGKAP

Rumus Gaya Sentrifugal

 

Rumus gaya sentrifugal sama dengan rumus gaya sentripetal yang membedakan hanya arahnya saja.

F = ma = m v²/R 

Contoh Soal Gaya Sentrifugal

Sebuah benda berputar seperti tampak pada gambar. Tentukanlah kecepatan linier benda agar θ = 30°. Diketahui panjang tali l = 0.5 m

Pembahasan

Gaya yang membuat berputar adalah gaya sentripetal. Dan gaya yang membuat benda terpental adalah gaya sentrifugal sehingga gaya ini terdiri dari proyeksi tegangan tali ke bidang datar T sin θ.

Gaya-gaya vertical seimbang mg = T sin θ

Diketahui :

θ = 30°

l = 0.5 m

Ditanya :

V ?

Jawab :

F = ma = m v²/R

T sin 30° = m v²/R

T sin 30° = mg

Walau demikian, saat ini gaya sentrifugal dianggap tidak ada, setelah sekarang ditemukan bahwa lawan dari gaya sentripetal adalah kecepatan sudut.

Nah! Demikian tadi penjelasan tentang gaya berat. semoga penjelasan tersebut bisa menambah pengetahuan dan bermanfaat buat kita semua. Silahkan kunjungi simak pembahasan materi lainnya diweb/blog ini.

 

Terima Kasih, atas kunjungannya. Semoga bermanfaat.